芯東西（公眾號：aichip001）
作者 | ZeR0
編輯 | 漠影
芯東西8月1日報道，隨著人口老齡化加劇以及年輕人越來越注重個人健康管理，智能手錶等智能可穿戴設備因具有全天候和便攜性等特質，正被定義成「腕上診所」，增添更多實時監測生命體徵的功能，包括心率、心電、血氧、體溫、體脂等。
這對集成其中的晶片也提出更高的要求。就在上周，亞德諾半導體（ADI）推出了由ADI中國產品事業部定義並設計完成的多模式生命體徵監測傳感器前端新品ADPD7000。ADI中國產品事業部高級市場應用經理何源向芯東西等媒體分享了ADI對可穿戴技術趨勢的觀察與分析，並詳細解讀了ADI在生命體徵監測方面的技術優勢。
何源說，醫規僅僅是及格線，ADI晶片已經完全可以做到專業醫療級別，而且還有餘量，至於可穿戴設備是否具備參考價值則取決於廠商。
一、顯著優化四大關鍵指標，支持穿戴設備精準測壓力
我們來結合實際用途看一下ADPD7000的硬體特性。
PPG（光電容積脈搏波描記法）是藉助光電在活體組織中檢測血液容積變化的一種無創檢測方法，可以用於監測脈搏、血氧、血壓等數據。
對光的感知存在一些挑戰，比如膚色較深可能把光幾乎吸收完，看不到反射的能量，需要更高靈敏度和更高信噪比的信號鏈路去實現準確監測。有些人的體毛較長，光打到體毛上會到不了血管，這時需要將體毛的動態噪聲蓋掉，過濾出有效信息。還有傷疤、紋身等存在不均勻性，都會對體徵指標監測造成挑戰。
對此，ADPD7000在硬體上能夠實現更高效的光電路徑配合，相比上一代ADPD6000，可以支持的通道數更多，達到8路LED，在性價比和功能性上擁有非常好的平衡。
何源解釋道，更多的LED意味著，第一是可以有更多的布局，一個地方沒有戴好，還有一個地方的數據可以用，有點像雙麥克風降噪，相當於雙重保險機制；第二是多LED可以接多個波長，不光是測心率，還可以測別的。
用可穿戴設備測量ECG（心電圖）時，不像在醫院會用到很大的電極通過吸盤緊扣在身上，由於可穿戴設備電極面積很小，接觸時可能有晃動，也可能因為皮膚乾燥而測不出來，所以需要電路有很精妙的設計才能保持監測精準。
ADPD7000的輸入阻抗大到20G，1G是10的9次方，大概是200億歐，是上一代的7到10倍，值越大就意味著能抵抗的乾燥程度越好，動態範圍越大，即在遇到低溫、干皮膚等極端監測環境時的腕上覆蓋度和準確度顯著加強。
BIA（生物電阻抗分析）被用於監測體脂。智能手錶上可以有四個電極，下面兩個、側面兩個，監測時會發一個安全的微弱電流到人的身上，然後智能手錶根據電流來測體脂、水分的含量。
在醫療行業，很多專業體脂秤採用的都是ADI的解決方案。ADI也為穿戴設備的這類功能提前做了很多的疊代和布局。乾的皮膚和濕的皮膚在做阻抗測量時，輸入阻抗的不均衡很大，兩對測試線會不均衡，從而導致物理上的很大測量誤差。為了克服這個問題，ADI在硬體上加上了創新的拓撲結構，再加上通過軟體算法優化來消除寄生和非對稱的影響，得到最準確的測量結果。
心率可以很科學地測量，但情緒、壓力這些比較虛的東西怎麼測？
一個關鍵的指標是GSR（皮膚電反應），有些測謊儀會用到這個技術。ADI已經在穿戴設備上將該指標做到接近一些上萬元專業設備的水平。壓力測量不夠精細化的智能手錶，加上ADPD7000後會結合PPG有一個更精準的判斷。
何源說，PPG和GSR都是測阻抗，區別在於PPG是測高頻阻抗，GSR測的是體內阻抗，把電打到體內，是低頻阻抗。兩者可以做傳感器融合，數據組合給算法，能得到更精準的結果。
像太空人、高鐵司機等一些專業領域已經進行壓力監測，未來這些硬體產品會走到消費類領域，讓更多人從中受益。
二、超低功耗、嚴控成本、豐富自研算法
超低功耗和成本，也是ADPD7000的主要亮點。
可穿戴設備用戶普遍關注續航問題，這跟功耗直接掛鉤。據何源分享，ADPD7000信噪比很高，只需要打一個很弱的光就能實現監測，非常節省功耗。ADI將電源效率做得很高，電池經過電源管理晶片之後具有高能量利用率，不用的功能會被關掉。
GSR的功耗也很低，現在的智能手錶大概是500毫安的電池，假如原來續航是14天，用上GSR後，續航可能變成13.8天，只會少一兩個小時。
ADI中國產品事業部團隊在模擬和數字設計的過程中有很多的討論與權衡，涉及哪些單元可以復用、哪些面積可以減小等等。再加上ADPD7000晶片的全鏈條都是在本土設計的，因此其成本控制基於ADI跟供應商及客戶的頻繁溝通，在保持高性能的同時對成本控制很有競爭力。
此外，ADPD7000 PPG 200mV@100mA的順從電壓（Compliance Voltage）可能會給手錶的設計省一顆電源，晶片具備這種特性可以簡化客戶的系統設計，節省BOM成本。
ADI提供的光學、電極和所有調試的產品，都能很方便地接到客戶的平台上。同時ADI自己也會研發產品，以充分了解客戶需求。
好的晶片要結合好的軟體和算法。在心率、血氧、心率變異性、離腕檢測、房顫、睡眠、血紅蛋白含量等方向，ADI都有自研算法。
目前其算法合作夥伴已基於ADI的晶片研究出無創測量血壓或情緒壓力的方法，如疲勞度。相關應用場景很多，比方說開車時，一些智能汽車裡有DMS攝像頭在監測狀態，ADPD7000也可以做疲勞度的提醒。
ADI的生態合作體系包括一串覆蓋從晶片定義、設計、製造到封裝、測試的全鏈條本土化供應鏈，同時其晶片可配合平台商的算法實現全棧方案。對於一些研發能力不是很強的企業，ADI也可以聯合方案商合作夥伴來提供支持。整體來看，ADI提供的是一套全棧方案，包括行業資源、海內外客戶及開發資源的對接等等。
何源說，在跟國內客戶交流的時候，ADI通常會分享很多經驗，如果客戶遇到有問題，每個問題都會安排有專人負責，以確保產品從設計到量產可以迅速落地，有效縮短開發周期。
三、本地定義研發、供應鏈本土化，以中國速度為本土客戶提供服務
作為一家1965年就成立的老牌晶片公司，ADI早在1995年就開始在中國布局。
ADI中國事業部的前身是ADI中國研發中心，背靠ADI全球技術體系。目前ADI中國事業部在北京、上海、深圳共計有220多位晶片、系統應用研發工程師，量產了50種以上晶片產品，獲得70餘項專利，發表過6篇以上的國際頂級ISSCC論文。
「in China for China」是ADI在中國的核心戰略。ADI中國產品事業部的定位是本地定義研發、供應鏈本土化、以中國速度為本土客戶提供服務。其產品不僅面向中國市場，也被亞洲及全球客戶採用。
何源說，ADI是一個統一的公司，在做任何產品規劃的時候都會內部溝通協調好，包括產品的定位、下一代的方向要怎麼走。ADI中國產品事業部的產品定位更多是基於本土化需求來構建產品，經內部整體討論後確定。
「可以這麼說，在穿戴領域，市場主體主要還是在中國的。」他談道，「我們現在做的ADPD7000就是為了後面主流的應用去做的，尤其是面向中國的客戶，甚至包括亞洲甚至是全球的客戶。」
結語：精準定位本土化需求，提供多元組合
ADPD7000的前代產品此前已被三星智能手錶、療養院設備等To C及To B類產品採用，在業界有口皆碑。據何源介紹，由於是本土化打造，ADI中國事業部整個產品系列的需求定位非常精準，能提供滿足不同需求定位的產品，不同系列可以有很多組合。
當前ADI中國產品事業部的產品已覆蓋通信、汽車、醫療、工業、消費電子等領域，除了健康管理外，還涉及通信、BMS、音頻處理等類別。